易科泰植物表型成像技術應用案例 - 優化藥用植物人工培養方案

藥用植物栽培經常會遇到一個左右為難的問題，即如果一味追求產量（生物量），藥用植物的有效成分含量（很多是多酚、黃酮類的次生代謝物）往往會較低，最終獲得的總有效成分可能反而更少。那么怎樣確定并評估的藥用植物培養方案呢？

由于自然環境多變而且難以控制，很多研究者把專注點放到了人工培養與植物工廠上，并通過植物表型成像技術來綜合衡量藥用植物的培養效果。

在藥用植物培養方案的相關研究中，國內外研究者利用易科泰及合作廠家提供的植物表型成像技術方案已經取得了大量研究成果，下面我們介紹其中的部分重要成果：

案例一、植物工廠LED光源光譜對香蜂花光合與生長特性的影響

香蜂花（Melissa officinalis L.），又名檸檬香草、檸檬香蜂草，在歐洲食用和藥用的歷史長達2000年以上。英國普利茅斯大學在植物工廠中模擬了不同光譜組成的培養光，包括T1白光（B:G:R, 1:2.3:2）；T2藍光占優；峰值450nm（B:G:R, 1:0.02:0.8）；T3藍光占優（B:G:R, 1:0.07:0.65）；T4藍光占優，峰值435nm（B:G:R, 1:0.02:0.8）；T5紅光占優（B:G:R, 1:0.025:1.6），同時將每種培養光的總光強控制在125μmol m^-2 s^-1。

    將萌發后的香蜂花在各種培養光下，通過植物工廠自動培養64天進入收獲期。之后研究人員使用加裝NDVI成像模塊的FluorCam葉綠素熒光成像系統，分別測量了不同培養光下香蜂草的最大光化學效率Fv/Fm（衡量植物光系統效能與受損程度），反射光譜植被歸一化指數NDVI（衡量植物健康狀況與綠度）。結果發現，T3較低的紅光占比對香蜂花光合系統造成了一定的損傷。結合揮發油含量、干重等數據，研究證明了在植物工廠中，培養光源的光譜組成是影響最終產量的重要因素。

案例二、黃瓜假還陽參人工培養的最佳光源配比

黃瓜假還陽參（Crepidiastrum denticulatum），又名黃瓜菜、盤兒草、大苦荬菜。中醫認為味苦、酸、澀，性涼，具有清熱解毒、利尿消腫、止痛等功效。

韓國國立忠北大學使用紅綠藍（RGB）三色LED光源模擬了三種單色光和不同配比紅藍/紅綠藍混色光的光照培養條件，研究不同培養光質對黃瓜假還陽參培育的影響。通過FluorCam葉綠素熒光成像分析和總多酚含量檢測，綜合結果分析，R8G1B1的光照比例被認為是培養光照比例。即這一培養條件能使黃瓜假還陽參培育生長狀態、光合活力、生物量和有效成分等綜合達到優化的組合。這為相關的藥用植物大規模人工培養提供了理論依據和培養方案。

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參考文獻：

1. Rihan H Z, Aljafer N, Jbara M, et al. The impact of LED lighting spectra in a plant factory on the growth, physiological traits and essential oil content of lemon balm (Melissa officinalis). Plants, 2022, 11(3): 342.

2. Park SY, et al. 2020. Manipulating light quality to promote shoot growth and bioactive compound biosynthesis of Crepidiastrum denticulatum (Houtt.) Pak & Kawano cultivated in plant factories. Journal of Applied Research on Medicinal and Aromatic Plants 16: 100237

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